2　鍋爐現場總線控制系統的軟件體系

　　鍋爐現場總線控制系統軟件體系由下述四部分構成，鍋爐現場總線控制系統的軟件體系圖略：
　　1. 系統監控軟件FIX
　　SHCAN2000系統選用美國Intellution公司的FIX DMACS作為組態軟件完成人機界面(MMl)和數據的操作管理，軟件操作平臺采用Windows98,它集控制技術、圖形技術、數據庫技術、網絡技術于一身，包含靜態編輯、動態顯示、報警、歷史曲線、報表打印、控制網絡通信等多種功能，為客戶提供了一個良好的人機交互界面，為實現控制的實時性提供了可能。
　　2. SHCANI/O——I/0驅動程序；
　　SHCANIO是FIX DMACS與CAN網卡連接，進而與網絡上SHCAN智能測控組件連接的軟件模塊。SHCANIO是使用Intel-Iution公司提供的I／0驅動程序專用開發工具(ITK)開發的高性能I／O驅動程序。它與常規DDE動態數據交換實現的驅動程序相比較，具有較高的實時性能和更加完善的功能。
　　3．SHCANCFG——SHCAN下載與調試工具；
　　SHCANCFG是一個基于中文WINDOWS95／98/NT上的下載與調試工具，它通過CAN總線，能對SHCA2000上的每一個智能儀表測控組件進行組態、參數編輯、下載、上傳、管理和實時監控。
　　4．SHCAN智能測控組件組態軟件
　　SHCAN智能測控組件組態軟件是嵌入在SHCAN智能儀表中的組態、數據采集、控制、輸入、輸出和通訊的模塊。

3　鍋爐現場總線控制系統控制方案的設計與實現

　　整個供熱系統包括2臺20t/h鍋爐，兩臺鍋爐生產的熱水匯總后經由小區各住戶的供熱裝置，經換熱后，返回到鍋爐循環加熱，燃燒方式為火床中的拋煤鏈條爐，它主要有鍋爐主體、出水總網、回水總網等幾部分組成，此外，還有引風機、鼓風機、爐排電機，循環泵、除塵器等輔助設備。要滿足供暖的需要，首先必須保證鍋爐回水溫度和出水流量的穩定，其次要保證爐膛壓力維持在一定范圍，以保證生產的安全性和燃燒的經濟性，因此鍋爐的被控對象可以確定為鍋爐的回水溫度，爐膛負壓，總網的出水壓力(其決定出水流量)，下面根據三個回略各自的特點分別闡述如下：
　　1、鍋爐溫度回路的控制
　　從控制理論的角度分析熱水鍋爐，它是一個事變量、非線性、分布參數的和帶時死的復雜對象，它有多個被控交置(溫度、爐膛負壓等)和調節變量(煤量，鼓風量和引風量等)相互之間存在交叉影響，還有媒質，環境溫度和水流量等諸多因數，不難分析燃燒對象具有大的純滯后，特別是回水溫度回路，其滯后時間與PID時間常數相比更大，在傳統的PID控制回路中，其中有三個重要的參量：SP(被控量的設定值)，FV(被控量的實際值)，0P(PID的操作輸出)，一般根據SP和PV的偏差E通過FID運算得到OP輸出，進而控制現場的相應設備來調節溫度，使其逼近SP值，當設定回水SP后，由于回水溫度回路滯后時間比較長，其起作用的較果至少要等2個小時才能得到，(這主要取決于小
區供熱面積)，這樣大的滯后必然會帶來系統大的超調，甚至造成系統的不穩定，這樣我們采用控制鍋爐的出水溫度，但是為了保證鍋爐回水溫度達到要求，出水溫度的SP值要受到回水的控制，在這里我們采納仿人智能控制的思想，通過軟件實現對出水溫度SP值的設定，其實現方法如圖2所示：
　　回水SP根據供暖要求一般由供暖曲線給出，即根據室外的溫度按曲線給出回水溫度的SP預定值，然后將其和回水的實際值PV相比較，如果其絕對值大于偏差上限值△max，那么如果其值大于0，則把出水的SP值設為SP的最小值，否則設為最大值，如果不大于偏差上限△max．那么如果其值大于0，則把出水SP設定為當前值減去一個偏移量，否則加上偏移量。通過這樣設定出水SP，不僅可以避免系統的超調太大，而且大大縮短了調節時間。
　　此外，由于影響出水溫度高低的因素有三個，它們分別為加煤量，鼓風量，和爐排電機速度，而且三者之間存在比例關系，只有分配好過三者關系，鍋爐才能安全、經濟、有效的運行，所以，出水溫度PID控制回路的輸出OP值暈終要分配給這二者，即；
　　加煤量 OP₁=K1*OP+Dl
　　鼓風量 OP₂=K2*OP+D2
　　爐排電機OP₃=J3*OP*D3
　　當調節K1、K2、K3、D1、D2、D3六個加權系數便可以保證鍋爐的經濟有效運行。

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圖2 出水SP設置方框圖
　　2．爐膛負壓回路
　　為了保證爐膛內粉煤有效的燃燒，爐膛內部壓力是一個重要的參數，一般爐膛負壓控制在-200Pa～200Pa范圍之內，影響爐膛負壓的因素主要是鼓風量和引風量．下面分別介紹兩者的控制方案：
　　對于鼓風量，我們可以采用常規的PID控制，但是煤量的變化是鼓風控制的一個大的干擾，如果鼓風的調節滯后于煤量的變化，那么勢必會造成冒黑煙現象，嚴重污染環境．采用的解決方法是把煤量作為鼓風控制的前饋量，這樣可以實現當煤量變化后及時改變鼓風量進行調節，值得說明的是，當煤量增加時，提前增加鼓風量過是應該的，但是當煤量減少時，卻不能立即減少鼓風量，這樣同樣會因為鼓風不足，造成冒黑煙，出此必須做出一個判斷，判斷加煤量OP₁值是增加還是減少，如果加煤量OP1值增加那么立即增加鼓風量OP₂值，如果加煤量OP₁值減少那么要等待一段時間，然后在減少鼓風量OP₂值。
　　控制爐膛負壓我們主要控制引風量的大小，在這里爐膛負壓作為被控對象，當然這是在鼓風量一定的狀態，那么當鼓風量發生變化的時候，對于引風量的控制同樣可以參照鼓風控制的方案，在這里是把鼓風量作為引風控制的前饋量，當鼓風0P值增加時立即增加引風OP值，但當鼓風0P減少時，卻要等待一段時間，然后再減少引風OP值的大小。
　　3．出水壓力控制回路
　　此回路控制小區供熱臂網的水流量，主要通過控制循環泵的工作情況來改變流量的大小，采用常規的PID控制很容易實現，在此不做贅述。

4　結束語

　　從大連金源小區2001年冬季供暖情況來看，采用本文提出的現場總線控制系統實現了鍋爐的安全、經濟、有效的運行，為小區節省了20％的原煤，而且大大改善了鍋爐操作人員的工作環境，減輕的勞動強度，達到了供暖工程改造的預期目標。

參考文獻：
??? [1]唐世金.工業鍋爐節能的控制技術．兵器工業出版社，1993.